Податливе анкерне кріплення

1. Податливе анкерне кріплення, анкер якого складається зі вставленої в шпур і там закріпленої штанги, на виступаючому у виробку кінці якої встановлено опорну плитку і накручено натяжну гайку під шайбу, а між опорною плиткою і шайбою встановлено елемент податливості, яке відрізняється тим, що елемент податливості виконано у вигляді відрізка труби, яка аксіально настромлена на виступаючий кінець штанги між опорною плиткою і фігурною ріжучою шайбою і притиснута до опорної плитки натяжною гайкою. 2. Податливе анкерне кріплення за п. 1, яке відрізняється тим, що фігурну ріжучу шайбу виконано з радіальними лезами, які взаємодіють з торцем відрізка труби, а кількість радіальних лез n визначають згідно з формулою: F , n kFp Корисна модель належить до гірничої промисловості, а саме – до анкерного кріплення гірничих виробок, які необхідно піддержувати в експлуатаційному стані в складних гірничотехнічних умовах. Відоме податливе анкерне кріплення, що містить на кінці штанги елемент податливості у вигляді циліндра з поршнем і штоком зі штанги. Циліндр заповнено в’язкопластичною речовиною, а замковий елемент виконано у вигляді клину з му5 фтою розпору [А. С. СССР № 1571266 А1, М. Кл. Е21D21/00, БИ № 22, 15.06.90]. Відоме залізобетонне податливе анкерне кріплення гірничих виробок, що включає гайку, опорну шайбу і зігнуту арматурну штангу, що несе, навколо якої ін'єктують цементно-піщаний розчин [Заславский Ю.З., Мостков В.М. Крепление подземных сооружений. - М.: Недра, 1979. - С. 303-304]. Відоме податливе анкерне кріплення з анкером, що включає замок, штангу і елемент податливості, який складається з корпусу, де розміщено робочу камеру, газогенераторного пристосування і трубчастого упору [А. С. СССР № 1666749 А1, М. 5 Кл. Е21D21/00, БИ № 28, 30.07.91]. Відоме також податливе анкерне кріплення з податливим елементом, який складається із закріплюючого замка зі штангою, прикріпленою до донної частини циліндра з поршнем і штоком, який заповнено в'язкою масою. Анкери попарно вставляють в пробурені шпури по обидві сторони від профілю елемента рамного кріплення і вони взаємодіють з ним за допомогою фігурної скоби [А. С. 5 СССР № 1698452 А1, М. Кл. Е21D21/00, БИ № 46, 15.12.91]. Головними недоліками відомих конструкцій податливого елементу анкерного кріплення підготовчих виробок є недостатня величина податливості, обмежена несуча здатність при роботі в податливому режимі, складність конструкції і виготовлення, висока вартість. Найбільш близьким по технічній суті і ефективності є податливе анкерне кріплення, анкер якого складається з трубчастого корпусу, верхнього стрижня для сполучення корпусу із замковим пристроєм, який закріплено у масиві, нижнього стрижня, на виступаючому у виробку кінці якого встановлена опорна плитка з натяжною гайкою і шайбою, а також податливий елемент, який виконано у вигляді зігнутого повним витком стрижня [А.С. СССР 5 № 1671883 А1, М. Кл. Е21D21/00, БИ № 31, 23.08.91]. Основними недоліками цього податливого анкерного кріплення слід вважати складність конструкції, неповне використання довжини податливого елемента, недостатня несуча здатність і де F - гранична несуча здатність анкера, кН; k - коефіцієнт безпеки, k  12...2,2 ; , Fp - зусилля спротиву різанню стінки труби лезом (19) UA (11) 62744 (13) U фігурної шайби, визначається експериментально і залежить від товщини, діаметра і матеріалу труби, кН. 3 можливість передчасного руйнування, висока вартість і трудомісткість монтажу. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити податливе анкерне кріплення, у якому, завдяки новій конструкції анкера з податливим елементом, забезпечується надійність роботи, високий постійний рівень опору при роботі в податливому режимі, можливість повного використання довжини опорного елемента для створення податливості, простота конструкції, низька вартість виготовлення і монтажу. Поставлена задача вирішується тим, що податливе анкерне кріплення має анкер, що складається зі штанги, вставленої в шпур і там закріпленої, у якої на виступаючому у виробку кінці встановлено опорну плитку і накручено натяжну гайку під шайбу, а, згідно з корисною моделлю, між опорною плиткою і шайбою встановлено елемент податливості у вигляді відрізка труби, яка аксіально настромлена на виступаючий кінець штанги між опорною плиткою і фігурною ріжучою шайбою і притиснута до опорної плитки натяжною гайкою. Крім того, доцільно фігурну ріжучу шайбу виконати з радіальними лезами, які взаємодіють з торцем відрізка труби, а кількість радіальних лез n визначати згідно формули: F n kFp де [F] - гранична несуча здатність анкеру, кН; k - коефіцієнт безпеки, k=1,2...2,2; Fp - зусилля супротиву різання стінки труби лезом фігурної шайби, визначається експериментально і залежить від товщини, діаметру і матеріалу труби, кН. Виконання податливого елемента анкера у вигляді аксіально встановленого на штанзі відрізка труби дозволяє значно спростити конструкцію податливого анкерного кріплення і його технологію встановлення. Завдяки запропонованій конструкції фігурної ріжучої штанги і кількості радіальних ножів на ній досягається податливість з зусиллям потрібної величини і повне використання всієї довжини податливого елемента. Суть і принцип роботи податливого анкерного кріплення пояснено кресленням, на якому на фіг. 1 показано податливий анкер, загальний вигляд, на фіг. 2 - переріз по А-А на фіг. 1. Податливе анкерне кріплення складається зі штанги 1, яку вставлено у шпур 2 і закріплено в масиві 3 гірських порід (наприклад, клейовим з'єднанням). На виступаючому з масиву 3 кінці 4 штанги 1 встановлено опорну плитку Б, фігурну ріжучу шайбу 6 і натяжну гайку 7. Між опорною плиткою 5 і фігурною шайбою 6 встановлено елемент податливості 8, який виконано з аксіально встановленого на виступаючий кінець 4 штанги 1 відрізка труби. Діаметр і довжину труби 8 визначають відповідно потрібних по проекту величин податливості і силового опору анкеру. Величина опору податливості не повинна перебільшувати 70-80 % максимальної несучої спроможності анкеру на розтягування. Довжина податливого елемента повинна відповідати необхідній деформаційній характеристиці анкеру. 62744 4 Фігурну шайбу 6 встановлено під натяжну гайку 7 і виконано з аксіально орієнтованими лезами ножів 9, які призначено для різання труби 8 вздовж її утворюючої лінії. Число надрізів труби 8 дорівнює числу ножів 9 на фігурній шайбі 6. Податливе анкерне кріплення працює таким чином. При встановлені анкерного кріплення в підготовчій виробці штангу 1 анкеру встановлюють у заздалегідь пробурений шпур 2 в масиві 3 і закріплюють, наприклад, клейовим з'єднанням, відомим способом. На виступаючий з масиву 3 кінець 4 штанги 1 встановлюють опорну плитку 5, після чого на штангу 1 настромлюють один за одним податливий елемент у вигляді відрізка труби 8, фігурну шайбу 6 і нагвинчують натяжну гайку 7, яку затягують динамометричним ключем (не показано), задаючи початкове натягнення анкера. Після проведення підготовчої виробки в результаті проявів гірського тиску масив порід 3 навколо неї починає руйнуватися, що призводить до зміщень порід в середину виробки. Це поступово розтягує анкер, зусилля розтягу передається на натяжну гайку 7, і фігурна шайба 6 тисне на податливий елемент анкеру у вигляді аксіально встановленого на штангу 1 відрізка труби 8. При досягненні граничного зусилля тиску, труба 8 починає поздовжньо розрізатися під дією леза ножів 9 фігурної шайби 6. Розрізані частини труби 10 радіально розходяться від штанги 1 і виходять за межі фігурної шайби 6, утворюючи зіркову об'ємну фігуру. Цей процес руйнування труби 8 способом її поздовжнього розрізу продовжується, доки вся труба 8 не буде розрізана розеткою ножів 9, які на останньому етапі деформування будуть зупинені опорною плиткою 5. Після вичерпання податливості анкер починає взаємодіяти з масивом гірських порід 3 в жорсткому режимі. Завдяки наявності податливості в результаті взаємодії з масивом порід 3 діючі на анкер зусилля значно зменшаться і анкер залишиться працеспроможним, що суттєво збільшує надійність податливого анкерного кріплення і забезпечує стійкість підготовчої виробки. При необхідності створити для анкера і збільшений опір податливості, у фігурній шайбі б слід збільшити кількість n радіальних ножів 9. Для визначення потрібної кількості ножів 9 у фігурній шайбі 6 слід використовувати формулу: n=[F]/kFp де [F] - гранична несуча здатність анкеру, кН; k - коефіцієнт безпеки, k=1,2...2,2; Fp - зусилля супротиву різання стінки труби лезом фігурної шайби визначається експериментально і залежить від товщини, діаметру і матеріалу труби, кН. Завдяки тому, що елемент податливості виконано з відрізка труби 8 і фігурної шайби 6 з розеткою лез ножів 9, забезпечується простота конструкції, повне використання довжини труби 8 для створення податливості, низька вартість виготовлення і легкість монтажу анкерів при кріпленні виробки. Можливість змінювати товщину труби 8 і кількість лез ножів 9 на фігурній шайбі 6 дозволяє досягти необхідної деформаційно-силової характеристики елементу податливості, тобто величини деформації і закону зміни опору податливості ан 5 кера. Це дозволяє пристосувати деформаційносилові параметри податливого анкеру до конкретних гірничо-геологічних умов, в яких знаходиться підготовча виробка. Розмір зміщення порід контуру усередину гірничої виробки досить легко контролювати по довжині розрізів на трубі, особливо, якщо нанести на її бокову поверхню масштабні риски, наприклад, через 1 мм. Таким чином, новий елемент податливості виконує одночасно і функцію деформометра. Податливе анкерне кріплення дозволяє суттєво підвищити безпеку праці і надійність конструкції кріплення в цілому, виключити випадки несподіваного розриву анкерів в зонах інтенсивних проявів гірничого тиску, що часто спостерігаються в біль Комп’ютерна верстка Мацело М. 62744 6 шості підготовчих виробок, де відсутнє податливе кріплення. Це дозволяє уникнути деформації і руйнування кріплення, виключити необхідність постійних ремонтів і перекріплення підготовчих виробок. Розроблене податливе анкерне кріплення може забезпечити надійний стан більшості підготовчих виробок шахт при одночасному зниженні вартості і підвищенні працездатності конструкції, що дає значний економічний ефект за рахунок виключення небезпечних і високовартісних робіт по ремонту і перекріпленню виробок, особливо на великих глибинах розробки і в складних гірничотехнічних умовах. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601